Innovation Report 2015

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Innovation Report 2015
Innovation Report
2015
Das erste und in dieser Form einzigartige Netzwerk will die Kunststoffindustrie der Schweiz
stärken und Unternehmen mit der Wissenschaft, der Aus- und Weiterbildung, der Messe, den
Medien und wichtigen Verbänden vernetzen. Schwerpunkte sind die Innovations-, Imageund Absatzförderung. Der vorliegende Swiss Plastics Innovation Report ist das erste Projekt
von Swiss Plastics, das dank der guten Zusammenarbeit der Akteure und der grosszügigen
Unterstützung durch die Industrie realisiert werden konnte.
www.swissplastics.ch
SP002_Umschlag_def.indd 1
Innovation Report 2015
Swiss Plastics - the network for the future
Die wichtigsten Akteure der Schweizer Kunststoffbranche bündeln ihre Kräfte und realisieren
in enger Zusammenarbeit unter der Dachmarke «Swiss Plastics» herausragende Projekte für
eine erfolgreiche Schweizer Kunststoffindustrie.
INNO
VATI
ON15
14/01/15 10:38
swiss plastics Innovation Report 2015
Innovation
Report 2015
4
swiss plastics Innovation Report 2015
Dank!
Der erste Swiss Plastics Innovation Report konnte dank der grossen ideellen
und finanziellen Unterstützung von Organisationen und Industrie realisiert werden. Wir danken den Interviewpartnern und Workshopteilnehmern, den Autoren
Florian Zainhofer, BakBasel, Patrick Roth, Innovation Mining, Per Magnus
Kristiansen, Fachhochschule Nordwestschweiz, den 30 Co-Autoren sowie den
Partnern, Hauptsponsoren und Sponsoren.
Partner und Hauptsponsoren:
FAMAP, Fachgruppe Maschinen und
Apparate des Verbandes Swiss Plastics
Georg Fischer Piping Systems AG
Messe Luzern AG
Sponsoren:
Arburg AG
Hightech Zentrum Aarau AG
Ingenieurbureau Dr. Brehm AG
Krauss-Maffei (Schweiz) AG
Mapag Maschinen AG
motan-colortronic AG
PET International Trading AG
Sigwerb GmbH
Sumitomo (SHI) und
Demag Plastics Machinery GmbH
Wild & Küpfer AG
www.swiss-plastics.ch
www.piping.georgfischer.com
www.swissplastics-expo.ch
www.arburg.ch
www.hightechzentrum.ch
www.brehm.ch
www.kraussmaffei.ch
www.mapag.ch
www.motan-colortronic.com
www.pet-ag.ch
www.kunststoffxtra.com
www.sumitomo-shi-demag.eu
www.wildkuepfer.ch
5
swiss plastics Innovation Report 2015
Quo vadis Schweizer Kunststoffindustrie?
Der erste Swiss Plastics Innovation Report analysiert die Wettbewerbsfähigkeit und die Innovationsstärke der kunststoffverarbeitenden Industrie. Der
rückläufige Verbrauch von Rohstoffen, die schwache Aussenhandelsbilanz, die
schwindenden Margen und die negative Entwicklung der realen Wertschöpfung
legen offen, dass die Schweizer Kunststoffindustrie kritischen Zeiten entgegen
geht. Anhaltspunkte für künftige Erfolgschancen skizziert der Report im ersten Teil.
Wie gross ist die Innovationsleistung der Schweizer Kunststoffindustrie?
Innovation gilt nachweislich als Garant für wirtschaftlichen Erfolg. Laut
verschiedenen Studien ist die Schweiz das innovationsfreudigste Land Europas.
Diese Top-Position verdankt die Schweiz vor allem dem Erfolg weniger Grosskonzerne. Wo steht die heterogene Schweizer Kunststoffindustrie in der Rangliste?
Sind diese Studien für die Kunststoffindustrie hilfreich? Der vorliegende Report
nähert sich im Teil 2 dem Themenkomplex und zeigt auf, dass die Industrie bessere
Noten verdient.
TOP Innovationen – Made in Switzerland
Neues zu schaffen ist mit Risiken und Widerständen verbunden. Wer Neues
schafft, verfügt kaum über Empirie, muss sich über das Gewohnte und Etablierte
hinwegsetzen, das Undenkbare denken, seine eigenen Grenzen überschreiten und
gegen gängige Meinungen antreten. Innovatoren benötigen viel Mut und auch ein
gehöriges Mass an Opferbereitschaft.
Teil 3 des Reportes schafft einen Überblick über künftige Innovationsfelder
und beweist die Innovationskraft der Wissenschaft. Für Innovatoren aus der Wirtschaft lohnt sich der Dialog mit den Hochschulen. Sie sind verlässliche Partner auf
dem Weg zum Neuen und helfen mit die Erfolgschancen zu erhöhen.
Der Anfang ist gemacht
Wir danken den Autorenteams für die professionelle Arbeit. Sie haben eine
Reihe von Thesen für mehr Erfolg formuliert und auf ungenutzte Potentiale hingewiesen. Der erste Swiss Plastics Innovation Report lädt ein, die Zukunft der
Schweizer Kunststoffindustrie zu diskutieren.
Stellvertretend für die Partner und Sponsoren
des Swiss Plastics Innovation Report
Swiss Plastics Association
Urs Ottiger
Vorsitzender FAMAP
Fachgruppe Maschinen
und Apparate
Georg Fischer
Piping Systems AG
Claude A. Fischer
Geschäftsführer
GF Piping Systems
Messe Luzern AG
René Ziswiler
Projektleiter
Swiss Plastics
Innovation Report
Diese Publikation ist auf
synthetischem Papier gedruckt
Nach DIN 6730 sind SynthesefaserPapiere ein «flächiger, im wesentlichen
aus Chemiefasern bestehender
Werkstoff». Die wichtigsten Rohund Hilfsstoffe für die Herstellung
von synthetischen Papieren sind
Zellwolle, Polyamid und Polyester,
Zellstoff, synthetische Bindemittel
und Pigmente. Synthetisches Papier
ist unempfindlich gegen Wasser und
reissfester als das herkömmliche
Holzfaserpapier, seine Produktion
ist auch umweltfreundlicher.
Gewichtigster Vorteil: Die Hersteller
sind unabhängig von den immer
kleiner und damit auch teurer
werdenden Holzvorräten.
Synthetisches Papier ist recyclierbar.
Quellen:
DIN Deutsches Institut für Normung
e. V., Agfa-Gevaert Group und Fischer
Papier
6
swiss plastics Innovation Report 2015
Inhalt
4 Dank!
5 Vorwort
6 Inhaltsverzeichnis
9 Teil 1: Ein wirtschaftsstatistisches Portrait der Schweizer
Kunststoffindustrie
11
13
17
26
39
50
58
62
Die Schweizer Kunststoffindustrie: Facts & Figures
Wertschöpfungskette in der Kunststoffindustrie
Strukturanalyse
Volkswirtschaftliche Bedeutung
Herausforderungen für die Schweizer Kunststoffindustrie
Perspektiven der Kunststoffindustrie
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Literaturverzeichnis
65 Teil 2: Innovationssystem der Schweizer Kunststoffindustrie (SKI)
67 Keine Patentlösungen — Herausforderungen des Innovationssystems
der Schweizer Kunststoffindustrie
78 Fünf Thesen zum SKI Innovationssystem
81 Kantonales Innovationssystem für die Kunststoffindustrie
swiss plastics Innovation Report 2015
91 Teil 3: Top Innovationen der Schweizer Kunststoffindustrie
92
95
99
101
103
105
111
113
115
116
120
122
126
129
132
134
136
138
140
141
142
143
146
148
150
152
Vorwort: Kunststoff-Innovationen durch erfolgreiche Zusammenarbeit
Institute of Materials and Process Engineering (IMPE)
Temperaturbelastbarkeit von Polyamid weiter erhöht
Strukturierte multifunktionale Polymere für Electronic Packaging
HEIA-FR, Institut de recherches appliquées en plasturgie, Fribourg
Comparison of Polymer Viscosity Measurement Methods
Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung
Mini-Gassensor für den Gebäudesektor – Fortschritt durch
intensive Zusammenarbeit
Gezielte Erhöhung der mechanischen Eigenschaften
Funktionalisierung von Kunststoffen durch nanotechnische Ansätze
Transportbänder mit Easy-to-Clean Beschichtung
Mit Elektronenstrahlen zu funktionellen Oberflächen
Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe für Grossserien-Produktion
Institut für Kunststofftechnik FHNW
Komplexe Krafteinleitungen aus thermoplastischen
Hochleistungsfaserverbundwerkstoffen
Generation Carbon 2.0
Faserverstärkte Hochleistungsmaterialien für Sportartikel
Thermoplastische Hochleistungsverbundwerkstoffe mit Naturfasern
Carbon Composites Schweiz – Plattform für Innovation und Wertschöpfung
Neues Kompetenzzentrum an der HSR: Kunststoffe im Bauwesen KIB
Die Kunst der innovativen Beratung
Zurück in den Kreislauf
Neuartige, reaktive Klebefolien
Vernetzbare Schmelzklebstoffe
Selbstheilende Klebstoffe
Innovative polymer derived ceramic components by 3D printing and microfluidics
155 Kontaktdaten aller Autoren
163 Impressum
7
8
swiss plastics Innovation Report 2015
swiss plastics Innovation Report 2015
1
Ein wirtschaftsstatistisches Portrait
der Schweizer Kunststoffindustrie
9
10
swiss plastics Innovation Report 2015
11
swiss plastics Innovation Report 2015
Die Schweizer Kunststoffindustrie: Facts & Figures
Auf einen Blick
Die Schweizerische Kunststoffindustrie, das sind rund 1’124 Unternehmen,
die Kunststoffe und Maschinen zur Kunststoffherstellung und –bearbeitung,
sowie Bereifungen und Waren aus Gummi, Platten, Folien, Schläuche, Profile,
Verpackungen, Baumaterialien, und andere Waren aus Kunststoffen herstellen.
Diese Unternehmen beschäftigen aktuell rund 30’000 Mitarbeiter. Von den hergestellten Kunststoffhalb- und -fertigfabrikaten werden rund 580’000 Tonnen im
Jahr exportiert. Die Branche erwirtschaftete zuletzt eine Wertschöpfung von ca.
4.1 Mrd. CHF.
Kontakt
BAK Basel Economics AG
Dr. Florian Zainhofer
[email protected]
Redaktion:
Michael Grass
Florian Zainhofer
Rebekka Rufer
Charlotte Lehmann
Kommunikation
Marc Bros de Puechredon
[email protected]
Die Kunststoffindustrie in Zahlen
Die Schweizerische Kunststoffindustrie erzielt einen jährlichen Umsatz von
14.6 Mrd. CHF und eine Wertschöpfung von rund 4.1 Mrd. CHF. Rund 72% der Wertschöpfung wird von den Kunststoffverarbeitern, 19% von den Kunststoff-Maschinenbauern und 9% von den Kunststoffherstellern erzielt.
Kunststoffindustrie, davon…
Kunststoffherstellung
Kunststoffmaschinenbau
Kunststoffverarbeitung, davon...
Gummiwaren
Halbfertigerzeugnisse
Verpackungen
Baumaterialien
Sonstige Kunststoffwaren
Beschäftigte
Umsatz
(Mio. CHF)
Wertschöpfung
(Mio. CHF)
31’645
2’185
5’349
24’111
1’452
4’333
5’291
4’586
8’449
14’645
3’249
1’875
9’520
238
1’140
2’338
3’372
2’432
4’103
357
778
2’967
Player
Tab. 1-1 zeigt eine Auswahl verschiedener Unternehmen der Kunststoffindustrie. Mehr als die Hälfte der Erwerbstätigen in der Kunststoffverarbeitung sind in
den Kantonen St. Gallen, Aargau, Zürich und Thurgau beschäftigt. Die kunststoffverarbeitende Industrie ist damit eine der am stärksten konzentrierten Branchen
der Schweiz.
Tab. 1-1 Beschäftigte, Umsatz und
Wertschöpfung in der Kunststoffindustrie
Bemerkung:
Die in der Tabelle aufgeführten
Indikatoren beziehen sich auf
unterschiedliche Jahre:
Beschäftigte - 2011, Umsatz - 2012,
Wertschöpfung - Schätzung für
2014.
Quelle: BFS, BAKBASEL.
12
swiss plastics Innovation Report 2015
Tab. 1-2 Grosse Player in der
Kunststoffindustrie
Rohstoffhersteller und -lieferanten
Maschinen, Anlagen. Peripherie
Engineering, Formenbau
Bemerkung:
Diese Aufstellung erhebt keinen
Anspruch auf Vollständigkeit,
es sollen lediglich beispielhaft
Unternehmen aus den jeweiligen
Bereichen aufgeführt werden.
Quelle: BAKBASEL
Albis Impex AG
BASF AG
Bayer (Schweiz) AG
Biesterfeld Plastic Suisse GmbH
Borealis Polyolefine GmbH
Bruno Peter AG
Compounds AG
Dolder AG
Dow Europe GmbH
Ems-Chemie AG
Evonik Degussa International AG
Lenorplastics AG
OMYA (Schweiz) AG
Polycompound AG
PolyOne Th. Bergmann GmbH
RESINEX Switzerland AG
Solvay
Total Petrochemicals
Arburg AG
Battenfeld (Schweiz) AG
Bernex Bimetall AG
Buss AG
Engel (Schweiz) AG
Ferromatik Milacron AG
HATAG Handel und Technik AG
Krauss-Maffei (Schweiz) AG
Maag Pump Systems AG
Maillefer SA
Mapag Maschinen AG
motan-colortronic ag
Netstal-Maschinen AG
Oerlikon Balzers Coating AG
Regloplas AG
Stäubli AG
Sulzer Mixpac AG
Wittmann Kunststofftechnik AG
HB-THERM AG
Fostag Formenbau AG
Helbling
IE Plast Engineering
mould2part GmbH
Otto Hofstetter AG
Pfister Werkzeugbau AG
Plast Competence Center AG
Reinli & Spitzli AG
Rominger Kunststofftechnik GmbH
Schöttli AG
Zühlke Engineering AG
Kunststoff Verarbeiter
(Komponentenlieferanten, Auftragsfertiger, Inverkehrbringer)
JESA SA
ABB Switzerland Ltd.
AIREX AG
Alporit AG
B. Braun Medical SA
Colasit AG
Dynatec SA
ETA SA
Forbo Giubiasco SA
Geberit Produktions AG
Gebr. Renggli AG
Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
Georg Utz AG
Greiner Packaging AG
Habasit AG
HUBER+SUHNER AG
Interroll SA
Johnson Electric International AG
KUNDERT AG
Kunststoff Schwanden AG
Maagtechnic
Mythentec AG
Novoplast AG
PetroplastVinora AG
Pilatus Aircraft Ltd.
Rex Articoli Tecnici SA
Riwisa AG
Romay AG
Sika (Schweiz) AG
SKS AG
Sonceboz SA
Swissplast AG
SwissPrimePack AG
swisswindows AG
Trisa AG
Wago Contact SA
Walter Mäder AG
Weidmann Medical Technology
Wild & Küpfer AG
Ypsomed AG
Recycling
InnoPlastics AG
Kunststoff-Recycling Lenzburg
GmbH
Minger Kunststofftechnik AG
Müller Recycling AG
Recoplast AG
13
swiss plastics Innovation Report 2015
Wertschöpfungskette in der Kunststoffindustrie
Der Weg von der Entwicklung einer Idee bis zum Verkauf eines fertigen Produktes an den Endkonsumenten ist lange. Für die Kunststoffindustrie ist dieser mit
der Wertschöpfungskette in Abb. 2-1 dargestellt: Angefangen bei der Forschung
und Entwicklung, dem Design und den Rohstoffen führt diese Kette zu Produkten,
welche vollständig aus Kunststoff bestehen, oder aber nur ein einziges Plastikteil
enthalten, ohne das sie nicht funktionieren könnten.
Abb. 2-1 Wertschöpfungskette der
Kunststoffindustrie
Quelle: BAKBASEL
Grob kann die Wertschöpfungskette in drei Stufen zerlegt werden: Die Vorleistungen für die Kunststoffverarbeitung, die eigentliche Kunststoffverarbeitung
und der Absatz der Kunststoffteile an die Abnehmer und schliesslich den Endkonsumenten. Nachfolgend werden diese drei Stufen vorgestellt und ihre Bedeutung
für die Studie dargelegt.
50
swiss plastics Innovation Report 2015
Perspektiven der Kunststoffindustrie
6
BAKBASEL betreibt zusammen
mit Oxford Economics ein
internationales Prognosemodell
für ca. 100 Branchen in 77 Märkten.
In diesem Abschnitt soll das künftige Wachstumspotential wichtiger Absatzmärkte der Kunststoffindustrie anhand des internationalen Branchenmodells von
BAKBASEL 6 näher untersucht werden.
Im Vordergrund steht hierbei die Frage nach den Wachstums-Perspektiven
der aktuellen Hauptabnehmerbranchen der Kunststoffindustrie im Heimmarkt
Schweiz, sowie in verschiedenen Exportdestinationen.
– Welches Wachstumspotential weisen die Abnehmerbranchen der
Kunststoffindustrie in der Schweiz, sowie in den aktuellen
Haupt-Export-Destinationen auf?
– Welches Wachstum wird für diese Branchen in alternativen ExportDestinationen erwartet?
– Wie lässt sich vor diesem Hintergrund der aktuelle geographische
Export-Mix der Branche beurteilen?
– Welche Verbesserungsmöglichkeiten dieses Export-Mix‘
(geographische Optimierung) könnten in der Folge sinnvoll
erscheinen?
Die Absatzmärkte der Kunststoffindustrie wurden oben in Abschnitt 3.3 bereits
näher charakterisiert. So gehen aus der Analyse in Abschnitt 3.3.1 die Branchen:
–
–
–
–
–
–
–
Lebensmittel,
chemische und pharmazeutische Erzeugnisse,
Präzisionsinstrumente,
Datenverarbeitungsgeräte und elektrotechnische Erzeugnisse,
Maschinen,
Fahrzeugbau, sowie das..
Bauwesen ...
als Hauptabnehmerbranchen hervor. Abschnitt 3.3.2 hat gezeigt, dass Kunststoffwaren aus der Schweiz zu einem grossen Teil in europäische Nachbarländer, wie
vor allem nach ...
–
–
–
–
Deutschland, aber auch nach
Frankreich,
Italien und
Österreich ...
exportiert werden. Der Anteil der Exportdestination Deutschland an den Gesamtexporten der Branche betrug nach den jüngsten Zahlen allein 40 Prozent, während
der gesamte Raum Asien nur auf einen Anteil von 8 Prozent kam.
swiss plastics Innovation Report 2015
6.1 Erwartetes Wachstumspotential 2014-2030
Das Branchenmodell von BAKBASEL liefert u.a. Prognosen des künftigen
Umsatzwachstums verschiedener Branchen in unterschiedlichen Ländern bzw.
Länder-Aggregaten und eignet sich daher für eine vertiefte Analyse der oben
genannten Fragestellungen.
Zu diesem Zweck wurde für die Hauptabnehmerbranchen der Kunststoffindustrie jeweils die mittlere anhand des Modells prognostizierte jährliche Wachstumsrate des realen Umsatzes in verschiedenen Ländern im Zeitraum 2014 bis
2030 ermittelt und in Abb. 6-1 in Form einer «Heat Map» grafisch dargestellt. Die
farbliche Kennzeichnung reicht hierbei von rot für tiefes/negatives Wachstum bis
hin zu grün für hohes Wachstum.
Perspektiven in wichtigen Export-Destinationen
Fast über das gesamte Branchenspektrum hinweg stechen vor allem China
und Asien durch die grössten erwarteten mittleren Wachstumsraten hervor. Für
alle Branchen wird in diesen Regionen eine mittlere jährliche Wachstumsrate von
zwischen ca. 3.8 bis hin zu knapp über 8 Prozent prognostiziert. Auch in den USA
werden in einigen Branchen eindrückliche Wachstumsraten erwartet. In den europäischen Ländern fallen die prognostizierten Wachstumsraten dagegen insgesamt
bescheidener aus. In Teilen des Branchenspektrums wird hier sogar eine Kontraktion vorhergesagt. Einzig Spanien fällt durch ungewöhnlich hohes erwartetes
Wachstum in den meisten Branchen auf. Dies dürfte jedoch vornehmlich auf einen
Basiseffekt zurückzuführen sein, nachdem Spanien in den letzten Jahren besonders stark unter der Rezession im Gefolge der Finanzkrise zu leiden hatte.
Vor allem in den europäischen Ländern wird in den Branchen pharmazeutische Erzeugnisse, Präzisionsinstrumente und Elektrotechnik mit dem höchsten
künftigen Wachstum gerechnet. Verhalteneres und z.T. negatives Wachstum wird
für die Branchen Lebensmittel, Chemie und Bau erwartet.
In der Branche chemische Erzeugnisse wird für die Bereiche Agrochemie und
Fasern mit Ausnahme von China und Gesamt-Asien in allen untersuchten Destinationen künftig eine anhaltende Kontraktion oder Stagnation erwartet.
In den USA wird für die Branchen Präzisionstechnik, Datenverarbeitungsgeräte, elektronische Bauelemente und Leiter, Telekommunikationstechnik, sowie
Unterhaltungselektronik ein mittleres Wachstum von zwischen 4 und 6 Prozent p.a.
prognostiziert. Die erwarteten Wachstumsraten liegen hier z.T. über den für Asien
vorhergesagten Zuwächsen in denselben Branchen. Auch für den Fahrzeugbau
und das Bauwesen wird in den USA mit signifikanten Wachstumsraten gerechnet.
51
52
Abb. 6-1 Prognose des mittleren
jährlichen Umsatzwachstums,
2014-2030
Bemerkung:
Die Abbildung zeigt für die Hauptabnehmerbranchen der Kunststoffindustrie jeweils die mittlere anhand
des Welt-Branchen-Modells von
BAKBASEL/Oxford Economics
prognostizierte jährliche Wachstumsrate des realen Umsatzes (Basisjahr
2010, USD) in verschiedenen
Ländern im Zeitraum 2014-2030.
Quelle: Oxford Economics, BAKBASEL
swiss plastics Innovation Report 2015
swiss plastics Innovation Report 2015
53
Abb. 6-2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem aktuellen Exportanteil
wichtiger Destinationen wie bereits in Abb. 3-6 dargestellt, und der für diese Destinationen künftig erwarteten mittleren Wachstumsrate des Umsatzes auf. Es fällt
auf, dass sich keine Destination im nordöstlichen Bereich dieser Grafik (hoher
Exportanteil und hohes erwartetes Wachstum) befindet.
Abb. 6-2 Export-Destinationen
nach Anteil 2014 und erwartetem
Wachstum 2014-2030
Bemerkung:
Die Abbildung zeigt für die Hauptexportdestinationen der Kunststoffverarbeiter jeweils die erwartete
durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des realen Umsatzes
(Basisjahr 2010, USD) im Zeitraum
2014-2030, sowie den Anteil der
jeweiligen Destination an den
Gesamtexporten der Branche im Jahr
2014. Die erwartete Wachstumsrate
einer Destination wurde hierbei
jeweils als gewichtete Summe der
für diese Destination prognostizierten
Branchen-Wachstumsraten für
die Hauptabnehmerbranchen aus
Abb. 6-1 und deren Gewichten im
Absatzmix gem. Abb. 3-3 berechnet.
Für die restlichen, nicht explizit
berücksichtigten Branchen wurde
angenommen, dass diese mit der
durchschnittlichen Wachstumsrate
der Hauptabnehmerbranchen
wachsen.
Quelle: Oxford Economics, BAKBASEL
Perspektiven im Heimmarkt Schweiz
Die Wachstumsperspektiven auf dem Heimmarkt sind prinzipiell mit den
Aussichten in den benachbarten europäischen Ländern vergleichbar.
Für Branchen, in denen die Schweiz eine gewisse Spezialisierung aufweist,
wird jedoch generell ein etwas solideres Wachstum als in den europäischen Nachbarländern erwartet: So wird für die Branche der chemischen Erzeugnisse gesamthaft ein durchschnittliches Wachstum von 1.6 Prozent p.a. erwartet und für den
Bereich der chemischen Grundstoffe 1.8 Prozent p.a. Dasselbe gilt für die pharmazeutischen Erzeugnisse, für die ein fortgesetzt kräftiges mittleres Wachstum von
3.8 Prozent p.a. erwartet wird. Auch im Bereich der Präzisionsinstrumente zeigt
sich das Bild in der Schweiz etwas heller als in den Nachbarländern: Gemäss den
Prognosen dürfte die jährliche Expansion hier im Schnitt mit 2.5 Prozent voranschreiten.
54
swiss plastics Innovation Report 2015
Tendenziell trüber als in den benachbarten Standorten präsentiert sich die
Lage in der Schweiz in den Branchen Maschinenbau, Fahrzeugbau, sowie in der
Telekommunikationstechnik und Unterhaltungselektronik. Wie in den Nachbarländern, sind die Aussichten auf dem Schweizer Bau mit einem erwarteten durchschnittlichen Jahreswachstum von 0.8 Prozent für die Zukunft eher verhalten.
Abb. 6-3 vergleicht die Perspektiven im Heimmarkt und auf ausgewählten
ausländischen Märkten hinsichtlich dem Anteil am Gesamtumsatz und dem
künftig erwarteten jährlichen Durchschnittswachstum.
Abb. 6-3 Absatzmärkte nach Anteil
am Gesamtumsatz 2014 und
erwartetem Wachstum 2014-2030
Bemerkung:
Die Abbildung zeigt für die Schweiz
und ausgewählte Exportdestinationen der Kunststoffverarbeiter
jeweils die erwartete durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des realen Umsatzes (Basisjahr
2010, USD) im Zeitraum 2014-2030,
sowie den Anteil der jeweiligen
Destination am Gesamtumsatz der
Branche im Jahr 2014.
Quelle: Oxford Economics, BAKBASEL
6.2 Schwankungsbreite des Umsatzwachstums 1994-2014
Das erwartete Wachstumspotential stellt eine wichtige Grösse im Hinblick
auf die Erarbeitung von Expansionsstrategien dar. Bei derartigen Überlegungen
spielen jedoch neben dem Wachstumspotential auch Risikoaspekte eine Rolle. In
der Finanzmarktanalyse wird diesem Umstand in der Regel Rechnung getragen,
indem der erwartete Ertrag ins Verhältnis zum Risiko gesetzt wird.
Hierbei kann ein Blick auf die in der Vergangenheit tatsächlich erzielte
Schwankungsbreite Aufschluss über die zu erwartende Unsicherheit geben. Zu
diesem Zweck wurde für die in Abb. 6-1 aufgeführten Destinations-Branchenkombinationen jeweils die Standardabweichung der in den letzten zwanzig Jahren
(1994-2014) tatsächlich erzielten jährlichen Umsatzwachstumsraten berechnet.
Abb. 6-4 zeigt die Resultate.
Tatsächlich zeigt sich, dass in den meisten untersuchten Ländern diejenigen Branchen, für die künftig eine höhere mittlere Wachstumsrate erwartet
swiss plastics Innovation Report 2015
wird, tendenziell in der Vergangenheit auch grössere jährliche Schwankungen
aufwiesen. Es sind dies vor allem die Branchen Datenverarbeitungsgeräte, elektronische Bauelemente und Leiterplatten, Telekommunikationstechnik und Unterhaltungselektronik. Niedrigere Schwankungsbreiten wurden in der Vergangenheit
in den meisten aufgeführten Ländern in den Branchen Lebensmittel, z.T. Chemie
(ohne Agrochemie), Pharmazeutische Erzeugnisse und im Bauwesen erzielt.
Das benachbarte Österreich sticht im Beobachtungszeitraum durch eine
vergleichsweise hohe Volatilität der Umsätze über das gesamte Branchenspektrum hinweg ins Auge.
Die für den Heimatmarkt Schweiz ermittelten Schwankungsbreiten sind
denen der benachbarten Länder im Grossen und Ganzen ähnlich, liegen jedoch
in einigen Fällen sogar darunter: So ist die jährliche Volatilität des Umsatzwachstums mit knapp unter 6 Prozent im Maschinenbau oder bei den Elektrischen
Ausrüstungen im europäischen Vergleich niedrig. Analoges gilt für die chemischen
Erzeugnisse mit einer realisierten Volatilität von knapp über 4 Prozent.
6.3 Kombinierte Betrachtung von erwartetem Wachstum und Risiko
Die erwarteten Wachstumsraten und Schwankungsbreiten aus Abb. 6-1
und Abb. 6-4 lassen sich komprimiert auch in Form eines «Wachstums-Risiko»
Diagramms, wie in Abb. 6-5 darstellen.
Es ist eindrücklich ersichtlich, dass den Regionen Asien und China für die
meisten Branchen bei vergleichbarem Risiko in der Vergangenheit ein höheres
künftig erwartetes Durchschnittswachstum attestiert wird als denselben Branchen in der EU oder den USA.
Weiterhin ist für einige Branchen ein direkter Vergleich zwischen EU und USA
interessant. So zeigt sich nämlich z.B. bei den Lebensmitteln, den chemischen
oder pharmazeutischen Erzeugnissen, im Fahrzeugbau, oder in der Kunststoffverarbeitung, dass für die US-Branchen jeweils ein höheres Umsatz-Wachstum in der
Zukunft erwartet wird als für dieselben Branchen in der EU, aber dass die UmsatzSchwankungen in der Vergangenheit eben auch höher waren.
Abb. 6-6 ist eine zu Abb. 6-5 analoge Darstellung für einige europäische Länder.
Sie zeigt u.a., dass die Branchen Lebensmittel und Bau in den meisten Ländern in
der Vergangenheit die niedrigsten Umsatzschwankungen aufwiesen und dass dies
tendenziell mit bescheidenen für die Zukunft erwarteten Wachstumsraten einhergeht.
55
78
swiss plastics Innovation Report 2015
Fünf Thesen zum SKI Innovationssystem
These I:
Die von der Konjunkturforschung gemessene Innovationskraft der Schweizer
Kunststoffindustrie fällt im Vergleich zu anderen Branchen unbefriedigend aus.
Die Innovationsleistung wird aber nicht korrekt gemessen, da die Kunststoffindustrie in erster Linie Entwickler und Unterlieferant für andere Branchen ist.
These II:
Kunststoff wird in hohem Mass indirekt exportiert. (z.B. ETA, Swatch) und
kommt in der Statistik nicht als Kunststoff vor. Ein moderner Inhalator ist ein HighTech-Produkt; die damit im Export erzielte Wertschöpfung wird aber nicht der
Kunststoff-Branche zugeordnet. Gleiches gilt für Spritzteile für die Automobil-,
Elektrotechnik- oder Elektronik-Industrie. Das Phänomen des indirekten Exports
durchdringt die Schweizer Kunststoffindustrie in hohem Mass.
These III:
Ein wesentlicher Teil der Innovationsleistung in der Kunststoffindustrie
schlägt sich nicht direkt beim Leistungserbringer sondern beim Kunden als Steigerung der Produktivität nieder.
These IV:
Durch die starke Binnenmarkt-Orientierung der Schweizer Kunststoffindustrie droht ein Absinken der Verarbeiter in Einheitsbrei und Kostensumpf. Ein
stärkeres Wachstum der Branche wird dadurch behindert. Es braucht daher eine
verstärkte Exportförderung – das Produkt Schweizer Kunststoff muss sich besser
vermarkten. Aus These I-III folgt, dass die Markenbotschaft der Schweizer Qualität
nicht auf die terminliche und präzisionsbezogene Genauigkeit fokussieren sollte,
sondern auf die Rolle des Kunststoffverarbeiters als Innovations-Enabler.
These V:
Die Innovationsleistung der Auftragsverarbeiter basiert in erster Linie auf
dem Informationsfluss zum und technischem Austausch mit dem Kunden. Die
Kompetenz dazu ist in vielen Unternehmen auf die Firmenleitung beschränkt. Zur
Sicherung der Innovationsfähigkeit von Unternehmen werden daher nebst dem
Wissenstransfer durch fortwährende Ausbildung junger Menschen vor allem auch
Lösungen benötigt, um den Wissenstransfer im Nachfolgefall sicherstellen zu
können.
swiss plastics Innovation Report 2015
Die auf der Basis der vorliegenden Sekundäranalyse aufgestellten Thesen
sind keine Lösungsvorschläge sondern Anregungen zur Diskussionen. Sie laden
dazu ein, wiederlegt oder als richtig akzeptiert zu werden. Sie versuchen auf Probleme aufmerksam zu machen, die von den gängigen Konjunkturmessmethoden
nicht erfasst werden.
Im Hinblick auf politische Weichenstellungen ist es für die Branchenorganisation wichtig, aufzeigen zu können, wo die gängigen Innovationsmessmethoden
der spezifischen Struktur und den Akteuren der Kunststoffindustrie nicht gerecht
werden. Wird nicht am richtigen Ort gemessen, sind die Messergebnisse irreführend, und die von der Politik zur Verfügung gestellte Förderinstrumentarien greifen
ins Leere.
So macht es zum Beispiel keinen Sinn, mehr Fördermittel für die Nachwuchsausbildung zur Verfügung zu stellen, wenn der Wissenstransfer in einer Industrie
vor allem auf der Ebene der Firmen-Inhaber nicht klappt. Dass hier der Gedankenaustausch und die Lösungsfindung innerhalb der Branche stattfinden müssen,
liegt auf der Hand.
Die Kunststoffindustrie verfügt über ein Innovationssystem, dass hohen
Mehrwert an ihre Kunden weitergibt. Das Gros dieser Kunden ist zur Zeit in der
Schweiz, was die Rückkehr zu einem Wachstum der Branche einschränkt. Neues
Wachstum erscheint aber möglich, wenn Schweizer Kunststoffunternehmen ihre
Kompetenz vermehrt im Ausland vermarkten. Hierbei kann eine Hilfestellung des
Netzwerkes Swiss Plastics als Hebel und Qualitätssiegel wirken.
Die vorliegenden Betrachtungen erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Auf der Basis einer Differenzierung von den gängigen Konjunkturmessungen
versucht dieser Beitrag zu einem besseren Verständnis des Innovationssystems
der Schweizer Kunststoffindustrie beizutragen.
Eine Branche, die sich selbst und ihre Mechanismen richtig versteht, kann
sich verändern. Wenn wir also das Innovationssystem der Kunststoffindustrie
differenziert betrachten und engagiert diskutieren, können wir die Messwerte der
Konjunkturforschung relativieren. Und nur wenn wir die Herausforderung präzise
erkennen, können wir sie effizient angehen: können gezielt fördern, adäquat
ausbilden, erfolgreich vermarkten und angemessen wertschätzen.
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swiss plastics Innovation Report 2015
Mit Elektronenstrahlen zu funktionellen Oberflächen
Kontakt
Prof. Dr. Per Magnus Kristiansen
[email protected]
Dr. Sonja Neuhaus
[email protected]
Ian Bland
[email protected]
Am Institut für nanotechnische Kunststoff-Anwendungen (INKA) der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), Hochschule für Technik in Windisch wird
an einer vielseitigen Funktionalisierungsstrategie geforscht, die im Gegensatz zu
herkömmlichen Verfahren entscheidende Vorteile aufweist, und bezüglich Substratwahl und erzielbaren Funktionalitäten grösstmögliche Flexibilität verspricht.
Hintergrund
Die Schweizer Firma COMET AG in Flamatt stellt seit Jahrzehnten Röntgenröhren für verschiedene Anwendungsbereiche her. Auf Basis dieser etablierten
Technologie entwickelte COMET versiegelte tiefenergetische Elektronen-Emitter,
wofür sie 2009 den Swiss Technology Award erhielt. Seither wurde die Technologie
stetig weiterentwickelt und in verschiedenen Anwendungsgebieten getestet. Die
erste grosse Applikation dieser ebeam Technologie wurde zusammen mit TetraPak
zur technologischen Reife entwickelt. Als Folge davon wird die gesamte Sterilisation bei TetraPak zukünftig mit Hilfe von Elektronen statt mit Wasserstoffperoxid
durchgeführt, was die Gründung einer eigenen Business Unit ebeam bei COMET
zur Folge hatte. Soweit so gut und nachhaltig doch «was hat das mit Kunststoff zu
tun?», werden Sie sich fragen.
Beispiel einer mittels e-gratfting
induzierten Hydrophilierung
eines hydrophoben Substrats. Die
Benetzbarkeit nimmt mit der Anzahl
Beschichtungszyklen zu.
Es begann mit einer simplen Anfrage: «Wir haben diese revolutionäre Technologie entwickelt. Was können wir damit im Bereich der Kunststofftechnik
anfangen?» Mit dieser Frage trat COMET Anfang 2013 an das Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen (INKA) heran. Die Antworten darauf waren relativ
schnell gefunden, und wurden nach knapp drei Wochen an einer ersten Sitzung
präsentiert. Die Botschaft des erarbeiteten vierseitigen Konzeptpapiers war
simpel: 1. Vernetzen (cross-linking), 2. Degradieren (chain scission) und 3. Funktionalisieren mittels Grafting-Reaktionen.
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Funktionalisierung mittels «e-grafting»
Mit dem dritten Thema des Konzeptpapiers war auf beiden Seiten das Hauptinteresse schnell identifiziert und der Samen für eine fruchtbare Zusammenarbeit gesät. Denn rein konzeptionell scheint dieser Ansatz eine schier unendliche
Fülle an Oberflächenmodifikationen zu ermöglichen. Die Palette an potentiellen
Modifikationen reicht dabei von klassischen Effekten (Hydrophilierung, Hydrophobierung, antibakterielle, antistatische oder antifouling Eigenschaften) bis hin zu
adaptiven Oberflächen, die - ob bioinspiriert oder auf chemischen Prinzipien beruhend - auf bestimmte äussere Einflüsse wie Temperatur, Feuchte, pH-Wert, oder
elektromagnetische Strahlung reagieren.
Hinzu kommt, dass der e-grafting Prozess nicht auf die Anwesenheit spezifischer chemischer Gruppen auf der Substratoberfläche und der zu koppelnden
Spezies angewiesen ist, und dementsprechend vielfältige Materialkombinationen
möglich sein sollten. Ausserdem kann die sterilisierende Wirkung von Elektronenstrahlen für gewisse Anwendungen, z.B. im Medizinalbereich, von zusätzlichem
Nutzen sein.
Pragmatische Validierung des Konzepts
Doch ein Konzept alleine reicht natürlich noch nicht aus. Und so entstanden
aus den zahlreichen Ideen auf Papier relativ rasch erste experimentelle Versuchsreihen, die die erwarteten Effekte zu demonstrieren vermochten. Innerhalb weniger
Monate machte sich eine gewisse Euphorie breit, die in der Einreichung einer
gemeinsamen KTI-Machbarkeitsstudie mündete - mit dem Ziel für drei sehr unterschiedliche Anwendungsgebiete belastbare experimentelle Daten zu generieren.
Entsprechend gross war der Frust als das Projekt durch die KTI abgelehnt
wurde. Die Begründung war eine zu grosse Breite an möglichen Anwendungen,
die nicht genau genug spezifiziert worden waren. Hinzu kam das Argument, dass
COMET keinen Business Case beisteuern konnte, was in Anbetracht des zu betretenden Neulandes eigentlich nur selbstverständlich (aber in diesem Fall vielleicht zu ehrlich gewesen) war. Eine Einreichung beim Schweizer Nationalfonds
wäre zwar inhaltlich in Frage gekommen, wäre aber wohl als zu angewandt getadelt worden. Also machten wir uns auf, geeignete Partner zu finden, die an unsere
Vision glaubten.
Überzeugungsarbeit durch konsequente Umsetzung von Ideen
Mittlerweile war seit den ersten Gesprächen fast ein Jahr vergangen - seitens
INKA geprägt durch unternehmerisches Handeln und zukunftsweisende Ideenfindung gepaart mit Neugierde und Entschlossenheit, die Möglichkeiten des «e-grafting» auszuloten. Am 27.3.2014 setzten sich COMET und INKA an einen Tisch, um
über das bisher Erreichte und die Zukunftspläne zu diskutieren. Dieses Meeting
nahm zwei Stunden in Anspruch - die ins Rollen gebrachten Gedanken wurden
über Nacht verarbeitet. Tags darauf schrieb Ian Bland, Vice President of Business
Development der Business Unit ebeam von COMET, eine kurze SMS an Prof. Dr. Per
Magnus Kristiansen: «I like it, you are the entrepreneurs of academia!» Kurz darauf
Kompakte Vollschutzanlage zur
Bestrahlung mit tiefenergetischen
Elektronen (Quelle: COMET)
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swiss plastics Innovation Report 2015
folgte die Zusage für eine befristete halbjährige Platzierung eines EBLab 200, einer
Labor-Vollschutzanlage mit 200 kV Beschleunigungsspannung, an der FHNW.
Weitere drei Monate später war es dann so weit. Das 1.4 Tonnen schwere EBLab200
wurde Anfang Juli 2014 am INKA installiert und in Betrieb genommen.
Kurz zuvor wurde das erste angewandte Forschungsprojekt auf dem Gebiet
des e-grafting durch den Aargauer Forschungsfonds bewilligt, so dass direkt mit
der spannenden Arbeit begonnen werden konnte. Vorausgegangen war eine vom
Hightech Zentrum Aargau finanzierte Machbarkeitsabklärung zu den im Projekt
verwendeten Nachweiskonzepten, welche sehr vielversprechende Resultate zeigte.
Im Verlauf der zweiten Jahreshälfte konnten zwei weitere grössere Forschungsprojekte im Bereich des e-grafting akquiriert werden und weitere Projekte sind derzeit
in Vorbereitung.
Aus akademischer wird angewandte Forschung und Entwicklung
Erste Erfolge liessen nicht lange auf sich warten, und auch das Interesse
verschiedener akademischer und industrieller Partner wie auch der Öffentlichkeit
nahm stetig zu. Bis zum heutigen Tag konnte das INKA für dieses aus eigener Sicht
zukunftsweisende Forschungsgebiet eine beachtliche Fördersumme akquirieren
und eine Fülle unbürokratisch gehandhabter Zusammenarbeiten realisieren. Zu
diesem Erfolg führten im Wesentlichen drei entscheidende Faktoren:
Dr. Sonja Neuhaus demonstriert die
Funktionalisierung mittels e-grafting
interessierten Besuchern
Erstens bilden die über fünfzehn Jahre Erfahrung mit Grafting-from Reaktionen zur Modifikation von Kunststoffoberflächen eine solide wissenschaftliche
Basis, die einen zielgerichteten Transfer in industrielle Anwendungen ermöglicht.
«Gerade auf diesem Gebiet erfüllt das INKA die ursprüngliche Zielsetzung des
gemeinschaftlichen Instituts, den Transfer akademischer Forschungsresultate in
die angewandte Forschung & Entwicklung zu vollziehen», lässt sich Prof. Dr. Jens
Gobrecht, Leiter des INKA und Leiter des Labors für Mikro- und Nanotechnologie
am Paul Scherrer Institut, zitieren.
Zweitens haben sich die Protagonisten aufgrund des ausgeprägten «strategic fit» dafür entschieden, mit der grossen Kelle anzurühren und sich der ergebenen Opportunität unternehmerisch anzunehmen. So wurde eine Strategie mit
mehreren Pfeilern entwickelt, ein mittelfristiger Businessplan ausgearbeitet
und beträchtliche eigene Ressourcen in experimentelle Vorarbeiten investiert.
Angestrebt wird eine gesunde Balance zwischen Grundlagen- und angewandter
Forschung, um den e-grafting Prozess ganzheitlich zu betrachten.
Drittens wurden die Türen für interessierte industrielle und akademische
Partner geöffnet, um den Nutzerkreis des EBLab 200 an der FHNW kontinuierlich
auszubauen. «Durch die unterschiedlichsten Frage- respektive Problemstellungen,
die von verschiedenen Seiten an uns herangetragen werden, wird der Horizont
laufend über die eigenen Forschungsprojekte hinaus erweitert. Die verschiedenen
Nutzer schätzen insbesondere die bewusst unbürokratisch gehaltene Abwicklung,
das hohe Mass an Flexibilität und die schnelle Reaktionszeit des INKA», unter-
swiss plastics Innovation Report 2015
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streicht Dr. Sonja Neuhaus, wissenschaftliche Mitarbeiterin und Projektleiterin
e-grafting am INKA.
Diese Massnahme der begleiteten Nutzung des EBLab 200 hat sich als
extrem wertvoll erwiesen. Denn sie stellt nicht nur den kontinuierlichen Ausbau
der e-grafting Kompetenzen sicher sondern beschleunigt diesen und führt zur
verstärkten Nutzung von Synergien zwischen unterschiedlichen Aktivitäten.
Ein e-beam Hub im Fachhochschulumfeld entsteht
Mittlerweile ist eine ansehnliche Zahl von Industriepartnern und Forschungsinstitutionen im Rahmen eines losen Netzwerks zusammengekommen, um mit
dem INKA die Möglichkeiten und Grenzen des e-grafting sowie anderer Aspekte der
Elektronenbestrahlung in unterschiedlichste Richtungen auszuloten (vgl. Landkarte). Auch mit Europäischen Partnern sind erste Kollaborationen im Kontext der
Elektronenstrahlmodifikation entstanden. So wird zusammen mit einer Forschergruppe der Chalmers Universität in Göteborg, Schweden, die Wirkung von Elektronenstrahlen auf Blends für die organische Elektronik untersucht, und mit der
Universität Duisburg-Essen wird im Kontext der Ultrafiltration eine Zusammenarbeit aufgegleist.
Netzwerk aktueller und zukünftiger
Projekt- und Forschungspartner im
Kontext des e-grafting
Aufgrund der grossen Nachfrage und der erfolgreichen Akquisition von
Projekten in unterschiedlichen Anwendungsbereichen ist die Gründung eines
Kompetenzzentrums für EB-Technologie in der Kunststofftechnik angedacht, um
die verschiedenen Interessen aktueller und zukünftiger Partner gezielter wahrzunehmen, die Kompetenzlandschaft der Schweiz in diesem Bereich zukunftsweisend zu bündeln und Entwicklungen gemeinsam voranzutreiben.
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swiss plastics Innovation Report 2015
Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe für Grossserien-Produktion
Kontakt
Dr. Niccolo Pini
[email protected]
Die grösste Hürde zu einer weiten Verbreitung von Faserverbund-Werkstoffen
in einem industriellen Umfeld ist im Wesentlichen die Schwierigkeit, grössere
Produktionsvolumen automatisiert und mit gleichbleibender Qualität herzustellen.
Dieses Hindernis kann bei verschiedenen Anwendungen überwunden werden,
indem die Planung der Industrialisierungsphase schon bei der Bauteilauslegung
miteinbezogen wird.
Stand der Technik
Die Mehrheit der Faserverbund-Anwendungen, die heutzutage produziert
werden, basiert auf duromeren Matrix-Systemen und wird mittels Verfahren
hergestellt, die nur schwer automatisierbar sind. Grössere Serien sind aufgrund
der langen Taktzeiten nur durch parallele Produktionslinien erzielbar. Daraus
ergeben sich Qualitätsschwankungen und erhöhter Ausschuss, da bei steigendem
Produktionsvolumen das Personal oft ungenügend qualifiziert ist.
Potential von Faserverbund-Thermoplasten
Ein Wechsel des Matrix-Systems von Duromeren auf Thermoplaste – wenn
konsequent geplant – ebnet den Weg für eine Grossserien-Produktion, indem man
einerseits automatisierte Prozesse einsetzt und sich andererseits die intrinsischen
Vorteile der Thermoplaste im Hinblick auf kurze Taktzeiten und Schweissbarkeit
zu Nutze macht. Thermoplaste ermöglichen nämlich Taktzeiten in der Grössenordnung von Sekunden bis Minuten, und durch die Möglichkeit, nachträglich mittels
Schweissen gefügt zu werden, können Einzelteile in einfachen Prozessen separat
hergestellt und nachträglich zu komplexen Strukturen gefügt werden. Weitere
Vorteile von Thermoplasten liegen in der hohen Bruchzähigkeit des Materials, was
grosse Vorteile für Crash-Anwendungen mit sich bringt, sowie in der Recyclingfähigkeit von Faserverbund-Thermoplasten, die eine Wiederverwendung als
Material und nicht nur als Energieträger ermöglicht.
Die Verarbeitung von Faserverbund-Thermoplasten erfordert allerdings
spezifisches Know-How und hohe Investitionen in Maschinen und Werkzeuge.
Zudem ist nicht jede Anwendung geeignet, als Faserverbund-Thermoplast
Anwendung ausgeführt zu werden. Dabei müssen mehrere Parameter stimmen,
darunter die eingesetzten Faser- und Matrix-Typen, die Faserarchitektur, die
Stückzahlen, die Geometrie des Bauteils und schliesslich das geplante RecyclingKonzept.
Potential ausnutzen dank thermoplastischen Carbon-Rädern
Ein Automobil-Rad ist eine Anwendung, die hervorragend für FaserverbundThermoplaste geeignet ist. Den oben erwähnten Grundsätzen entsprechend hat
kringlan das Konzept des Rades in Einzelteile heruntergebrochen, die später
thermisch gefügt werden. Die Fertigung der Einzelteile erfolgt in verschiedenen
Prozessschritten, zum Teil mit ad-hoc entwickelten Fertigungs- und Fügeprozessen.
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swiss plastics Innovation Report 2015
Das Rad besteht aus vier Komponenten: Innen- und Aussenradstern
(Speichen), Felge und Kern, der die Funktion eines Abstandhalters erfüllt. Die
ersten drei Komponenten bestehen aus endlosen, orientierten Carbon-Fasern
(Laminat), eingebettet in einer Polyetherimid (PEI) Matrix, während der Kern zwar
aus der gleichen Faser-Matrix-Kombination besteht, allerdings in einer WirrfaserArchitektur. Der Kern wird aus Recycling-Material hergestellt, nämlich aus dem
Verschnitt der Verarbeitung der anderen Teile.
Rad aus faserverstärktem
Thermoplast
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swiss plastics Innovation Report 2015
Die Herstellung der Laminat-Teile sieht vor, passende Zuschnitte aus dem
Halbzeug – einem mit Kunststoff imprägnierten Carbon-Gewebe – zu schneiden
und daraus maschinell eine sogenannte Vorform (Preform) herzustellen. Diese
Vorform hat weitgehend die Form des fertigen Bauteils, allerdings ist die Konsolidierung der einzelnen Zuschnitte noch nicht erfolgt. Der nächste Prozessschritt
ist die Konsolidierung der Vorform in einem Pressprozess, der unter Einwirkung
von Temperatur (350°C) und Druck (30 bar) die einzelnen Zuschnitte miteinander
verschmilzt. Dieser Prozess verleiht dem Bauteil schlussendlich seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Nachgelagert kann eine mechanische
Nachbearbeitung durchgeführt werden – sofern erforderlich.
Felgenpressanlage mit offenem
Presswerkzeug
Räder sind sicherheitsrelevante Bauteile, so dass jede Komponente einer
Qualitätskontrolle unterzogen wird. Der verwendete zerstörungsfreie Prozess
ermöglicht eine 100%ige Analyse der Qualität der Bauteile innert der vorgegebenen
Taktzeit und erlaubt, Ausschuss-Teile auszusortieren, bevor sie weiter verbaut
werden. Die einzelnen Teile werden anschliessend auf einer ad-hoc entwickelten
Schweisspresse gefügt: Die Fügeflächen der Schweisspartner werden gezielt lokal
erhitzt und verflüssigt, um dann in der flüssigen Phase miteinander verpresst zu
werden, um eine ideale Verbindung zu erzielen. Eine finale Nachbearbeitung ist
erforderlich, um den Schweissaustrieb zu eliminieren und die Schraubenbohrungen einzubringen.
All diese Prozesse wurden mit dem Ziel entwickelt, möglichst reibungslos
industrialisiert zu werden, weshalb viel Wert darauf gelegt wurde, eine einfache
Automatisierung und robotertaugliche Bewegungen zu gewährleisten. Durch den
hohen Grad an Automation ist eine hohe Reproduzierbarkeit bei tiefen Fertigungskosten gewährleistet. Diese Vorteile können dort voll ausgespielt werden, wo die
Stückzahlen eine kritische Grösse überschreiten.
Ausblick zur industriellen Fertigung von Faserverbund-Thermoplasten
Die Technologien, die der Serienfertigung von Carbon-Rädern dienen,
ermöglichen die Herstellung von zahlreichen anderen Bauteilen, so dass die
Produktionslinien mit wenig Aufwand für andere Anwendungen angepasst werden
können. Je mehr thermoplastische Anwendungen ihren Weg in die Serie finden,
desto günstiger werden auch die Preise, sowohl Fertigungskosten als insbesondere auch die Kosten zur Prepreg-Herstellung, so dass in Zukunft weitere Kostenvorteile zu erwarten sind.
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swiss plastics Innovation Report 2015
swiss plastics Innovation Report 2015
Kontaktdaten aller Autoren
Teil 1: Ein wirtschaftsstatistisches Portrait der Schweizer Kunststoffindustrie
BAK Basel Economics AG
Güterstrasse 82, 4053 Basel
e-mail: [email protected] / Tel : +41 61 279 97 00
Projektleitung
Dr. Florian Zainhofer
e-mail: [email protected] / Tel : +41 61 279 97 18
Redaktion
Michael Grass, Florian Zainhofer, Rebekka Rufer, Charlotte Lehmann
Kommunikation
Marc Bros de Puechredon
e-mail: [email protected] / Tel : +41 61 279 97 25
Teil 2: Innovationssystem der Schweizer Kunststoffindusrie (SKI)
Patrick Roth
Innovation Mining & Incorporated Projects Ltd
PO Box 97, 2006 Neuchâtel
e-mail: [email protected] / Tel: +41 32 724 75 70
www.innomining.ch
Jacques Bersier, Vice-président et coordinateur PST-FR
Ecole d’ingénieurs et d’architectes de Fribourg
Pérolles 80, CP 32, 1705 Fribourg
e-mail: [email protected] / Tel: +41 26 429 66 11
www.eia-fr.ch
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Teil 3: Top Innovationen der Schweizer Kunststoffindustrie
Prof. Dr. Samuel Affolter, Leiter Bereich Polymerics
NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs
MNT Institut für Mikro und Nanotechnologie
Werdenbergstrasse 4, 9471 Buchs (SG)
e-mail: [email protected] / Tel: +41 81 755 34 14
www.ntb.ch/mnt
Prof. Dr. Andreas H. Amrein, Institutsleiter IMPE
ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
School of Engineering
IMPE Institute of Materials and Process Engineering
Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur
e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 73 51
www.impe.zhaw.ch
Dr. -Ing. ETH Gion A. Barandun, Fachbereichsleiter Composites/Leichtbau
HSR Hochschule für Technik Rapperswil
IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung
Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil
e-mail: [email protected] / Tel. +41 55 222 47 79
www.iwk.hsr.ch
Prof. Dr. André Bernard, Institutsleiter MNT
NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs
MNT Institut für Mikro und Nanotechnologie
Werdenbergstrasse 4, 9471 Buchs (SG)
e-mail: [email protected] / Tel. +41 81 755 34 66
www.ntb.ch/mnt
Ian Bland, VP Business Development
COMET AG, ebeam Technologies
Herrengasse, 3175 Flamatt
e-mail: [email protected] / Tel: +41 78 608 00 13
www.comet-ebeam.com
Prof. Dr. Jean-Marc Boéchat, Responsable de l‘institut iRAP
EIA-FR Ecole d‘ingénieurs et d‘architectes de Fribourg
iRAP Institut de Recherche Appliquée en Plasturgie
Perolles 80 - PF 32, 1705 Freiburg
e-mail: [email protected] / Tel. +41 26 429 66 62
www.eia-fr.ch
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Christian Bommer, Geschäftsführer a.i. KIB
HSR Hochschule für Technik Rapperswil
KIB Kompetenzzentrum Kunststoffe im Bauwesen
Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil
e-mail: [email protected] / Tel: +41 55 222 48 08
www.kib.hsr.ch
Dr. Christof Brändli, Laborleiter Klebstoffe und Polymere Materialien IMPE
ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
IMPE Institute of Materials and Process Engineering
Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur
e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 65 86
www.impe.zhaw.ch
Jeremy Court, Mechanical Engineer
Johnson Electric International AG
Bahnhofstrasse 18, 3280 Murten
e-mail: [email protected]
www. johnsonelectric.com
Prof. Clemens Dransfeld, Institutsleiter
Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik
IKT Institut für Kunststofftechnik
Klosterzelgstr. 2, 5210 Windisch
e-mail: [email protected] / Tel +41 56 202 73 83 ;
www.fhnw.ch/technik/ikt
Prof. Dr.-Ing. Frank Ehrig, Institutsleiter IWK
HSR - Hochschule für Technik Rapperswil
IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung
Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil
e-mail: [email protected] / Tel: +41 55 222 49 05
www.iwk.hsr.ch
Mattia Fransioli
Airlight Energy
Via Industria 10, 7610 Biasca
e-mail: [email protected] / Tel: +41 91 873 05 05
www.airlightenergy.com
Dr. Thomas Geiger, Leiter Bereich Sensitive und Aktive Materialsysteme
EMPA Materials Science & Technology
Abteilung Funktionspolymere
Überlandstrasse 129, 8600 Dübendorf
e-mail: [email protected] / Tel. +41 58 765 47 23
www.empa.ch
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Lian Giger, Head of Operations
Cross Composite AG
Ackerstrasse 31, 8266 Steckborn
e-mail: [email protected] / Tel: +41 79 329 66 50
www.crosscomposite.ch
Dipl. Ing. Christian Gremli, Projektleiter
NCB Nanocluster Bodensee
Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen
e-mail: [email protected] / Tel. +41 71 310 14 46
www.ncb.ch
Leendert den Haan
Hightech Zentrum Aargau AG
Badenerstrasse 13, 5200 Brugg
e-mail: [email protected] / Tel: +41 56 560 50 63
www.hightechzentrum.ch
Dr. Yoram de Hazan, Wissenschaftlicher Mitarbeiter
ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
IMPE Institute of Materials and Process Engineering
Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur
e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 71 85
www.impe.zhaw.ch
Prof. Dr. Per Magnus Kristiansen, Stellvertretender Institutsleiter INKA & IKT
FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik
INKA Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen und
IKT Institut für Kunststofftechnik
Klosterzelgstrasse 2, 5210 Windisch
e-mail: [email protected] / Tel: +41 56 202 73 86
www.fhnw.ch/technik/inka; www.fhnw.ch/technik/ikt
Dr. Stefan Lüti, Senior Scientist im Bereich Polymerics
NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs
MNT Institut für Mikro und Nanotechnologie
Werdenbergstrasse 4, 9471 Buchs (SG)
e-mail: [email protected] / Tel: +41 81 755 34 53
www.ntb.ch/mnt
Dr. Kunal Masania, Wissenschaftlicher Mitarbeiter
FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik
IKT Institut für Kunststofftechnik
Klosterzelgstr. 2, 5210 Windisch
e-mail: [email protected] / Tel +41 56 202 73 72
www.fhnw.ch/technik/ikt
swiss plastics Innovation Report 2015
Stève Mérillat, Geschäftsführer
Carbon Composites Schweiz
c/o Fachhochschule Nordwestschweiz
Klosterzelgstrasse 2, 5210 Windisch
e-mail: [email protected] / Tel: +41 32 520 22 00
www.cc-schweiz.ch
Dr. Olaf Meincke, Leiter Forschung und Entwicklung
Collano Adhesives AG
6203 Sempach Station
e-mail: [email protected] / Tel +41 41 469 93 59
www.collano.com
Dr. Sonja Neuhaus, Projektleiterin «e-grafting»
FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik
INKA Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen
Klosterzelgstrasse 2, 5210 Windisch
e-mail: [email protected] / Tel: +41 56 202 78 95
www.fhnw.ch/technik/inka
Prof. Dr. Dirk Penner, Laborleiter Keramische Materialien
Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW),
Institute of Materials and Process Engineering (IMPE)
Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur
e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 73 23
www.impe.zhaw.ch
Dr. Niccolo Pini, Chief Technology Officer
kringlan composites AG
Libernstrasse 24, 8112 Otelfingen
e-mail: [email protected] / Tel: +41 44 847 30 72
www.kringlan.ch
Prof. Dr. Anne Polikeit
He-Arc Haute Ecole Arc Ingénierie
IMI Institut des Microtechniques Industrielles, Laboratoire des Polymères
Rue de la Serre 7, 2610 St-Imier
e-mail: [email protected] / Tel: +41 32 930 22 42
www.he-arc.ch/ingenierie
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Prof. Dipl.-Ing. Daniel Schwendemann, Fachbereichsleiter
Compoundierung/Extrusion
HSR Hochschule für Technik Rapperswil
IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung
Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil
e-mail: [email protected] / Tel. +41 55 222 49 16
www.iwk.hsr.ch
Julia Studer, Wissenschaftliche Mitarbeiterin
FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik
IKT Institut für Kunststofftechnik
Klosterzelgstr. 2, 5210 Windisch
e-mail: [email protected] / Tel +41 56 202 73 75
www.fhnw.ch/technik/ikt
Dr. Matthias Walter, COO
Schaetti AG
Hertistrasse 27, 8304 Wallisellen
e-mail: [email protected] / Tel +41 44 839 48 - 25
www.schaetti.com
Dr. Martin Winkler, Laborleiter Polymere Beschichtungen
ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
IMPE Institute of Materials and Process Engineering
Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur
e-mail: [email protected] / Tel: +41 58 934 70 79
www.impe.zhaw.ch
Dr. Bodo Wixmerten, Head of Product Development & Technical
Support Fabric Belts
Habasit AG
Power transmission and conveyor belts
Römerstr. 1, 4153 Reinach
e-mail: [email protected] / Tel: +41 61 715 1515
www.habasit.com
Sebastian Wollmann, Wissenschaftlicher Assistent
FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik
INKA Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen
Klosterzelgstrasse 2, 5210 Windisch
e-mail: [email protected] / Tel: +41 56 202 85 16
www.fhnw.ch/technik/inka
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swiss plastics Innovation Report 2015
Impressum
Herausgeber:
Swiss Plastics - the network for the future
www.swissplastics.ch
Finanzierung:
Netzwerkpartner- und Sponsoren
Konzept und Projektleitung:
Messe Luzern AG, René Ziswiler
[email protected]
Publikation:
Der Report wird an der Swiss Plastics Innovationstagung
am 27. Januar 2015 vorgestellt
Auflage:
300 Exemplare
Design und Layout:
Coande. Communication and Design
www.coande.com
Vertrieb:
Der Report ist für CHF 150.- zu beziehen bei der Messe Luzern AG
[email protected]
Druck:
Eicher Druck AG
www.eicherdruck.ch
Papier:
Synaps OM von Agfa, synthetisches Papier auf Polyesterbasis
Copyright:
Alle Inhalte dieser Studie, insbesondere Texte und Grafiken sind urheberrechtlich
geschützt. Die Studie darf mit Quellenangabe zitiert werden:
«Quelle: Swiss Plastics Innovation Report»
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Alle Rechte vorbehalten
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